trekproeven

topofpagina

• monstergrootte en-vorm
• Trekproefprocedure
• invloed van de testsnelheid
• invloed van Trekproefapparatuur

trekproeven kenmerken het vorm-en constructiegedrag van plaatmetalen. De test omvat het laden van een monster met een duidelijk gedefinieerde vorm langs de as in spanning, in het algemeen om te breken, en het registreren van de resulterende belasting en verplaatsing om verschillende mechanische eigenschappen te berekenen. De Globale normsi-7, A-24,D-19, J-15 schrijft de voorwaarden voor waaronder tests moeten plaatsvinden.

monstergrootte en vorm

monsters van volledige grootte voor trekproeven van metalen platen hebben een rechthoekige doorsnede aan de randen voor het grijpen door de testmachine. Het verminderen van de breedte in het centrale gebied bevordert breuk in het gecontroleerde gebied. Deze geometrische kenmerken resulteren in een monster vorm die lijkt op een dogbone, wat leidt tot een beschrijvende term toegepast op testmonsters.

de afmetingen van de botmonsters zijn gekoppeld aan de trektestnorm, waarvan zij van toepassing zijn. ISO I, II, en III (beschreven in citaat I-7) komt overeen met de ASTMA-24, DIND-19, en JISJ-15 vormen, respectievelijk. Figuur 1 toont de dogbone vormen, met de nadruk op de kritische afmetingen van de breedte en de meter lengte. Raadpleeg de testnormen voor andere afmetingen, toleranties en andere vereisten.

figuur 1: treksteekvormen op ware grootte voor ISO I (ASTM), ISO II (DIN) EN ISO III (JIS) – normen.I-7, A-24, D-19, J-15

er bestaan aanzienlijke verschillen in de breedte en de meetlengte van deze trekstaafvormen. Hoewel de ASTM-EN JIS-balken een vergelijkbare maatlengte hebben, is de breedte van de JIS-balk twee keer zo groot als de ASTM-Balk. De ASTM-EN DIN-bars hebben een 4: 1-verhouding van de lengte van de meter tot de breedte, waarbij de JIS-bar een 2: 1-verhouding heeft.

deze vormverschillen betekenen dat de berekende rek afhankelijk van de gebruikte test-monsterstandaard verandert, zelfs bij het testen van identiek materiaal. Met de combinatie van de kortste maatlengte en de breedste steekproef, is de verlenging van JIS bars typisch hoger dan wat van de andere vormen zou worden gegenereerd.De vloeigrens en de treksterkte worden niet bepaald door de vorm van de trekstaaf. De sterkte wordt gedefinieerd als de belasting gedeeld door het oppervlak van de dwarsdoorsnede. Hoewel elk van de staven een andere monsterbreedte (en dus verschillende dwarsdoorsnede) specificeren, wordt de belasting genormaliseerd door deze waarde, die verschillen met de vorm van het monster negeert.

het knippen of ponsen tijdens de monstervoorbereiding kan de randen van de trekstaaf harden, wat kan leiden tot een onnauwkeurige weergave van de mechanische eigenschappen van het plaatstaal. Testnormen vereisen verdere bewerking of andere methoden om randschade te verwijderen die tijdens de monstervoorbereiding is ontstaan. Frezen of slijpen van de dogbone monsters minimaliseert de effecten monstervoorbereiding kan hebben op de resultaten.

Trekproefprocedure

de meetlengte is de referentielengte die bij de rekberekeningen wordt gebruikt. Afhankelijk van de teststandaard is de meetlengte 2 inch, 80 mm of 50 mm. vermenigvuldiging van de breedte en dikte binnen de meetlengte bepaalt het initiële oppervlak van de dwarsdoorsnede vóór de test.

Grips klem de randen van het monster stevig vast aan de tegenoverliggende uiteinden. Naarmate de test vordert, bewegen de handgrepen met een voorgeschreven snelheid of als reactie op de remmende belasting van elkaar af. Een meetcel binnen de handgrepen of het meetframe bewaakt de kracht. Een extensometer volgt de verplaatsing binnen de meetlengte. Monsters worden meestal getest tot de breuk.

tijdens de trekproef krimpen de breedte en dikte van het monster naarmate de lengte van het monster toeneemt. Deze dimensionale veranderingen worden echter niet in aanmerking genomen bij het bepalen van de technische spanning, die wordt bepaald door de belasting op enig moment tijdens de test te delen door het beginoppervlak van de dwarsdoorsnede. Technische stam is de toename van de lengte binnen de meetlengte ten opzichte van de startlengte. (Rekening houdend met de dimensionale veranderingen die zich voordoen tijdens het testen vereist het berekenen van echte spanning en spanning. De verschillen tussen engineering en true stress/strain worden elders behandeld (hyperlink naar 2.3.2.1-Engineering/True)

een grafiek die de spanning op de verticale as en de spanning op de horizontale as toont, is de bekende engineering stress-strain curve, Figuur 2. Uit de stress-strain curve verschijnen talrijke parameters die belangrijk zijn voor plaatwerkvormen, waaronder:

• Elastische Modulus (ook wel Young ‘ s Modulus)
• vloeigrens
• Treksterkte
• Totale Rek
• Uniforme Rek
• Strain Hardening Exponent (ook wel n-waarde)

Figuur 2: Engineering stress-strain curve waaruit mechanische eigenschappen zijn afgeleid.

invloed van de testsnelheid

conventionele trekproeven worden uitgevoerd bij een spanning die laag genoeg is om “quasi-statisch” te worden genoemd.”Deze snelheden zijn verschillende ordes van grootte langzamer dan de vervormingssnelheden tijdens het stempelen, wat zelf verschillende ordes van grootte langzamer is dan wat wordt ervaren tijdens een crash.

spannings-rekcurves veranderen met de testsnelheid, en worden meestal sterker naarmate de snelheid toeneemt. De omvang van deze veranderingen varieert met de graad. Significante uitdagingen bestaan wanneer het proberen om de trekrespons bij hogere reksnelheden te karakteriseren. Verbeterde apparatuur en gegevensverzamelingsmogelijkheden behoren tot de vereiste upgrades.

invloed van Trektestapparatuur

geavanceerde hoogsterkte staalsoorten (AHSS) kan oudere testapparatuur uitdagen. De belasting – en verplaatsingsrespons moet alleen de bijdrage van het plaatstaal weerspiegelen en mag niet worden beïnvloed door het belastingframe en andere testapparatuur. Net zoals onvoldoende stijve perskronen afbuigen bij het stampen van AHSS-onderdelen, kunnen trektestbelastingsframes ook afbuigen, wat resulteert in onnauwkeurigheden in de metingen van de belastingverplaatsing.

gripsterkte wordt ook kritisch bij het testen van AHSS-monsters. De hoge sterkte van de metalen platen vereist meer grip druk om te voorkomen dat monster slippen door de grips. Pneumatische handgrepen en zelfs sommige mechanische handgrepen kunnen niet de nodige druk genereren. Hydraulisch aangedreven handgrepen kunnen nodig zijn als de sterkte toeneemt.